Atmosferos tarša

ĮVADAS

Kadaise, prieš keletą šimtų metų Žemę galima buvo pavadinti švaria ir gyvybei tinkama planeta. Čia buvo stabili ir „žmogiška“ atmosferos sudėtis (78.08% azoto dujų, 20.95% deguonies, 0.934% argono, šiek tiek CH4 , O3 , H2S, CO, SOx , NOx, nuo 1 iki 4% vandens garų ir tik apie 0.02% anglies dioksido), vientisas ir proporcingas ozono sluoksnis, buvęs maždaug 25 km aukštyje nuo paviršiaus patikimai sulaikydavo ultravioletinę saulės spinduliuotę, o vidutinė planetos temperatūra tebuvo apie 15 laipsnių Celsijaus.
Tačiau XVIIIa. viduryje padėtis ėmė smarkiai blogėti – prasidėjo pramoninė revoliucija. Dėmesys buvo kreipiamas tik į pelną, appie tokį dalyką kaip poveikis aplinkai atsiminta tik tada, kai ėmė aiškėti baisios viso to pasekmės – atsirado toks terminas, kaip gamtos tarša.
Iš viso technogeninė (žmogaus sukelta) tarša skirstoma į tris grupes: fizikinę, biologinę ir cheminę. Fizikinę taršą sudaro tokie reiškiniai kaip triukšmas, vibracijos, elektromagnetiniai laukai, jonizuojanti spinduliuotė, šiluminė spinduliuotė, ultravioletiniai bei matomos spektro srities spinduliai ir t.t. Biologinei taršos grupei priskiriami užkrėtimai mikroorganizmais, o cheminei, dažniausiai pasitaikančiai taršai – ne tik įvairūs cheminiai elementai ir medžiagos, bet ir junginiai, susidarantys jiems sąveikaujant taarpusavyje ar veikiant įvairiems biosferos faktoriams. Tokia tarša ypač pavojinga, nes susidarantys junginiai kartais būna toksiškesni ir pavojingesni negu pradiniai į aplinką patenkantys teršalai. Be to, cheminiai teršalai gali migruoti vienos sferos ribose. Pavyzdžiui, į vandenį patekusi medžiaga gali judėti jame nepriklausomai nu

uo to, ar yra tirpale, ar adsorbavosi ant suspenduotų dalelių. Dirvoje ji vyksta dėl difuzijos ir masių pernašos, kurioje dalyvauja nešėjas vanduo, bei kurio judėjimą apsprendžia kitos jėgos.O štai į atmosfera patekusi medžiaga yra pernešama oro srautų – jos judėjimo greitį sąlygoja atitinkami meteorologiniai reiškiniai. Medžiagų migraciją vienoje sferoje nulemia tik pernašos proceso charakteristikos toje sferoje, medžiagos savybės tam įtakos neturi. Šios savybės tampa reikšmingos, kai vyksta migracija tarp sferų – čia viską lemia termodinaminiai ir kinetiniai medžiagų pokyčių parametrai.
Iš viso galima išskirti keturias svarbiausias cheminės taršos atmosferoje sukeltas problemas – rūgščiuosius lietus, ozono skyles, smogą ir globalinį atšilimą.

RŪGŠTIEJI LIETŪS

Pirmą kartą rūgštieji lietūs buvo pastebėti Mančesteryje, viename didžiausių Anglijos pramoninės revoliucijos centrų. 1852m. mokslininkas R. A. Smitas nustatė, kad juos įtakoja užterštumas ir 18872-aisiais pirmasis panaudojo rūgščiojo lietaus terminą. Tačiau rimtai mokslininkai šį reiškinį pradėjo tyrinėti tik XX a. 7-ajame dešimtmetyje.
Rūgščiojo lietaus pokyčius lengviausia nustatyti pagal ledo sluoksnius ledynuose. Juose sušalusio vandens pH kito nuo 6 (pramoninės revoliucijos pradžioje) iki 4,5 ar net 4. Taip pat stebimi organizmai, vadinami titnagdumbliais, kurie gyvena kūdrose ar tvenkiniuose. Žuvę organizmai formuoja nuosėdas vandens telkinio dugne. Šiems dumbliams reikalingas tam tikras pH, taigi jų gausumas įvairiuose sluoksniuose rodo pH pokytį.
Nuo pramoninio perversmo pradžios sieros ir azoto oksidų emisija smarkiai padidėjo. Pramoniniuose ra

ajonuose aptinkamas pH tiesiog katastrofiškas – gerokai mažesnis už 2,4. Būtent stambūs pramoniniai rajonai, kaip ir transportas, yra pagrindiniai rūgščiojo lietaus sukėlėjai. Dažniausiai rūgštusis lietus iškrinta gana toli nuo susidarymo vietos – daugiausiai tokio lietaus kliūva kalnams (tiesiog dėl didesnio kritulių kiekio). Šio efekto pavyzdys gali būti Skandinavijos regionas, kuriame rūgštusis lietus daug didesnis, nei šių šalių atmosferos tarša. Turbūt labiausiai rūgščiojo lietaus problema pasireiškia rytų Azijoje, didžiojoje Europos dalyje, beveik visoje Rusijoje ir vietovėse pavėjui nuo jų.
Rūgštusis lietus – labai plati, daug sričių apimanti problema. Labiausiai jis kenkia įvairiai florai, daugiausia medžiams (visų pirma – eglinėms medžių grupėms). Be to, žiemos mėnesiais, kai didžiausia sieros dioksido koncentracija, sniego paviršiuje susikaupia rūgštūs sieros junginiai, ir tirpstant sniegui stipriai ir netikėtai padidėja vandens telkinių rūgštingumas. Dėl to gali išnykti mailius (taip neseniai įvyko Švedijoje). Taip pat rūgštieji lietūs skatina koroziją. Dėl to pastoviai tenka restauruoti istorinius monumentus ir kitokį ne po stogu esantį kultūrinį paveldą.
Padidėjęs rūgšties kiekis padarė didelę žalą jautrioms ekosistemoms – aukštumų miškams ir vandens organizmams. Kai kuriais atvejais jis pakenkė daugeliui biologių bendrijų, pavyzdžiui, tam tikruose ežeruose ar upeliuose išnaikino kurią nors žuvų rūšį. Dažnai poveikis sukelia organizmų įvairovės ekosistemoje sumažėjimą. Tai – dažnas reiškinys JAV rytuose, kur lietus ypač rūgštingas, o dirva dažnai nesugeba rū
ūgščių neutralizuoti. Daugiau nei pusė miškų vakarų Europoje yra arba kada nors buvo pažeisti rūgščiojo lietaus.
Susidaro rūgštusis lietus, kai sieros dioksidas (SO2) ir azoto oksidai (N2O, NO, N2O3, NO2) patenka į atmosferą, ir susimaišę su vandeniu chemiškai pakinta. Iš šio vandens susidaro debesys ir vanduo patenka į žemę su lietumi ar sniegu. Toks lietus didina dirvos rūgštingumą, gali sutrikdyti ežerų ar upelių cheminį balansą.
Iš esmės rūgščiuoju lietumi laikomi bet kokie krituliai su mažesniu nei normaliu pH. Anglies dioksidas (CO2) išsiskaido ir susidariusi silpna angliarūgštė (H2CO3) vandens pH sumažina iki 5,6 arba daugiau (įprastinis lietaus vandens pH – 6). Tačiau kartais dėl natūralių rūgšties šaltinių rūgščiojo lietaus pH gali nukristi ir iki 4,5.
Labiausiai rūgštusis lietus ir žemas pH veikia žuvų populiacijas ežeruose. Žemiau 4,5 pH neišgyvena dauguma žuvų, o 6 arba aukštesniame pH žuvų populiacijos būna didelės ir sveikos. Rūgštis vandenyje slopina fermentų gamybą, kurie būtini žuvų lervoms. Ji taip pat padidina aliuminio koncentraciją ežeruose. Dėl aliuminio kai kurių žuvų žiaunos apsineša gleivėmis, ir žuvims sunku kvėpuoti. Taip pat slopinamas fitoplanktono augimas, dėl ko kenčia juo mintantys gyvūnai.
Taip pat rūgštusis lietus gali smarkiai paveikti ir dirvožemį. Kai kurios tropikuose gyvenančių mikrobų rūšys gali greitai įsisavinti rūgštį, bet kiti mikroorganizmai žemame pH lygyje neišgyvena. Šių mikrobų fermentai yra de
enatūruojami (pakeičiama jų struktūra), ir jie nebegali tinkamai veikti.
Miško dirvožemiuose gyvena daug grybų, bet dėl rūgščiojo lietaus dirvoje ima dominuoti bakterijos. Medžiai azoto gauna iš grybų simbiotiniais ryšiais per šaknis. Bet šiems nykstant medžiai gali negauti pakankamai azoto. Dirvoje išjudinami toksiški jonai, o vertingi mineralai yra išplaunami arba (kaip fosfatai) prijungiami prie aliuminio ar geležies junginių.
O medžius rūgštis gali veikti labai įvairiai. Vaškinis lapų paviršius yra pažeidžiamas ir prarandamos maistinės medžiagos; medžiai tampa jautresni šalčiui, grybams ir vabzdžiams. Sulėtėja šaknų augimas, ir medis gauna dar mažiau maisto medžiagų.
Kai kurių mokslininkų nuomone, rūgštusis lietus gali sukelti neigiamą poveikį ir žmogaus organizmui, nors tai dar neįrodyta. Manoma, kad toks lietus pažeidžia plaučius ir kvėpavimo sistemą. Vienu metu Švedijoje vandentiekio vanduo buvo toks užterštas variu, kad jį geriant plaukai įgaudavo žalią atspalvį.
Taip pat toksiniai jonai kelia didelį pavojų žmonėms. Kai kuriuos diarėjos protrūkius sukelia varis iš dirvožemio, o aliuminiu užterštas vanduo gali sukelti Alzhaimerio sindromą.
Tačiau nereikia pamiršti, kad rūgštieji lietūs – tai taip pat ir savaiminis atmosferos išsivalymas. Ilgą laiką atmosferoje prabuvę ir nepašalinti sieros ir azoto oksidai kartais gali sukelti daug daugiau žalos, nei nusėdę ant žemės.

OZONO SKYLĖS

Apie 1970 m. trys mokslininkai – F. Raulandas, N. Mosina ir P.Krutcenas paskelbė, kad freonai (chloro, fluoro ir bromo angliavandeniliai), tuo metu masiškai naudoti buityje ir pramonėje, smarkiai ardo atmosferoje esantį ozono sluoksnį. Ši hipotezė iš karto susilaukė milžiniškos kritikos, tyrinėtojus itin aktyviai puolė, gąsdino, netgi šantažavo ir bandė papirkti garsi „Diupon“ firma, tuo metu gaminusi daugiausiai freonų pasaulyje. Būtent jos pastangomis tolesni bandymai ir tyrimai buvo nutraukti, o problema – užmiršta. Tačiau greitai atsirado reali grėsmė.
Antarktidoje dirbantys anglų mokslininkai devinto dešimtmečio pradžioje matuodami ozono kiekį atmosferoje pastebėjo nerimą keliantį reiškinį: kiekvieną pavasarį (rugsėjo ir spalio mėnesiais) tiesiai virš Antarktidos esančiame ozono sluoksnyje atsirasdavo skylė. Nuo tada ji ėmė pasirodyti kiekvieną pavasarį ir kasmet vis didėjo, 1988 m. jau aprėpė visą Antarktidą ir pasiekė kai kurias Australijos bei Naujosios Zelandijos dalis. Vėl grįžta prie Raulando, Mosinos ir Krutceno teorijos, ir 1996-aisiais visiems trims įteikta Nobelio premija.
Jau nuo seno yra žinoma, kad ozono sluoksnis, esantis 10-40 (pagal kai kuriuos duomenis 15-60) kilometrų aukštyje virš žemės paviršiaus sulaiko biologiškai labai aktyvią 200-400mm bangos ilgio ultravioletinę, alfa ir beta saulės spinduliuotę bei nustato optimalų apšvietimą bei žemės terminį režimą. Ozonas (O3) yra alotropinė deguonies atmaina, susidaranti reakcijos O2 + O + M  O3 + M (čia M – katalizuojančios dalelės) metu. Jis yra aštraus kvapo, turi melsvą atspalvį ir neigiamai veikia žmogaus organizmą (intensyviai oksiduodamas kraujyje ardo hemoglobiną). Trečiasis deguonies atomas yra prisijungęs labai silpnai, dėl to iš freonų (daugiausia F-11 ir F-12) išsiskiriantys aktyvūs chloro, fluoro ir bromo atomai jį paverčia deguonimi (O2). Taip pat ozoną skaido didesniame kaip 10 km aukštyje skrendančių lėktuvų išmetamas anglies viendeginis (CO + O3 → CO2 + O2).
Ilgą laiką buvo manoma, kad ozono sluoksnio plonėjimas būdingas tik Antarkties regionui, tačiau 1989m pastebimai ėmė irti sluoksnis virš Arkties, 1991 metais ozono skylės buvo pastebėtos ir šiaurės pusrutulyje, virš Vakarų Europos bei šiaurinėje Norvegijoje. 1992 m. sausio mėnesį nustatyta, kad ozono sluoksnis virš Lenkijos sumažėjo iki 44 proc.. Panašūs duomenys užfiksuoti ir virš Archangelsko, Rygos.
Dar 1993-aisiais matavimų metu nustatyta, kad virš Vilniaus šis sluoksnis tėra apie 220 Dv (Dobsono vienetų), nors ankščiau daugiametis vidurkis, būdingas šiam laikotarpiui buvo net 430 Dv.
Nustatyta, kad smarkiai sumažėjus ozono sluoksniui gali labai sustiprėti šiltnamio reiškinys, be to imtų aiškėti kiti baisūs padariniai – imtų nevaldomai plisti kai kurios užkrečiamos ligos, katastrofiškai padaugėtų susirgimų odos vėžiu ir katarakta, dauguma žmonių tiesiog apaktų. Dėl smarkiai nukentėjusių augalų ir planktono suirtų dalis (ypač vandenų) mitybos grandinių, nederėtų kai kurios maistinės kultūros (pvz. ryžiai). Vietovėse po ypač plonu ozono sluoksniu susidarytų ypatingai nuodingas rūgštusis rūkas.
Laimei Vienoje dar 1985 metais buvo pasirašyta tarptautinė konvencija dėl ozono sluoksnio apsaugos, o 1987 metais Monrealyje priimti papildomi protokolai dėl medžiagų, ardančių ozono sluoksnį gamybos ir naudojimo apribojimo. Freonus gaminančioms firmoms buvo iškelti reikalavimai: arba stabilūs freonai (tetrachloridas, trichloretanas) keičiami mažiau stabiliais (tetrachloretilenas, trichloretilenas), arba vietoj jų naudojamas anglies dioksidas bei kai kurie metaniniai angliavandeniliai (propanas, butanas, propilenas, butilenas). Tačiau rimti pokyčiai ėmė jaustis tik gerokai vėliau – pavyzdžiui pastaraisiais metais sunaudojamų Lietuvoje freonų kiekis sumažėjo nuo 1.5 iki l kg vienam Lietuvos gyventojui.

SMOGAS

Žodis „smogas“ imtas vartoti praeito šimtmečio pradžioje (susidarė iš dviejų anglų kalbos žodžių – „smoke“ – dūmai ir „fog“ – rūkas), kai pastebėtas didžiuosiuose miestuose tvyrantis į dūmus panašus rūkas, sukeliantis įvairias (kartais net mirtinas) ligas. Ypač nuo jo kenčia miestai, kuriuose yra daug sunkiosios pramonės įmonių – juose susidarantis smogas vadinamas pramoniniu smogu. Vienas iš pirmųjų smogo požymių – oro padūmavimas, dėl kurio blogai matomi tolimi daiktai. Pavyzdžiui, Niujorko Alberto Einšteino universitete dirbantys mokslininkai teigia, kad pastaraisiais dešimtmečiais 12% visų mirusiųjų šiame mieste žuvo būtent dėl oro užterštumo.
Smogo susidarymas yra gana sudėtingas reiškinys. Manoma, kad svarbiausias vaidmuo čia tenka degimo reakcijų produktų sąveikai su saulės šviesa – jos sukeliamos cheminės reakcijos vadinamos fotocheminėmis reakcijomis, kurių metu susidaro fotocheminis smogas.
Kurui degant labai aukštoje temperatūroje, gali pasigaminti ypatingai kenksmingos cheminės medžiagos – pavyzdžiui NO(d), susidarantis automobilių varikliuose. Išmetamosiose automobilių dujose yra ne tik NO, bet ir nesudegusio ar nevisiškai sudegusio benzino, kitų angliavandenilių. Iš jų susidaro NO, NO2, ozono, įvairiausių organinių medžiagų, kurių apstu užterštame miestų ore. Jais užterštas oras mažina kultūrinių augalų derlių, gadina sintetinius pluoštus. Fotocheminiame smoge taip pat gali susidaryti ašarojimą sukeliantis peroksiacetilnitratas, dusinimą keliantis ozonas bei daugybė kitų nuodingų junginių.
Smogą tiria daugybė įvairių šalių chemikų, ir nors tyrimai atliekami jau kelis dešimtmečius, visi atsakymai dar nesurasti. Štai vienas iš paprasčiausių smogo susidarymo būdų: susidaręs NO(d), dalyvaudamas įvairiose reakcijose tampa NO2(d); pastarasis oksidas sugeria ultravioletinius saulės spindulius ir skyla. Atsipalaidavę deguonies atomai dalyvauja ozono susidarymo reakcijoje, o ozonas oksiduoja naujus NO(d) kiekius (NO2 + saulės šviesa → NO + O; O + O2 → O3; O3 + NO → NO2 + O2).
Jeigu vyktų tik šios reakcijos, ozonas negalėtų kauptis, deja, taip pat jis susidaro ir nevisiškai sudegus benzino angliavandeniliams. Beje, šiose reakcijose dalyvauja ir labai trumpai gyvuojančios bei nepaprastai reaktingos cheminės dalelės, vadinamieji laisvieji radikalai. Fotocheminiame smoge esantys deguonies atomai reaguoja su angliavandenilių molekulėmis, susidaro radikalai RO• , kurie dalyvauja tolesnėse reakcijose (RO• + O2 → RO3•; RO3• + O2 → RO2• + O3; CH3CO3• + NO2 → CH3CO3NO2).
Mokslininkai smogo susidarymą tiria specialiose smogo kamerose – jose galima sudaryti tokias sąlygas, kad užterštas oras taptų panašus į smogą. Bandymais pavyko įrodyti, kad nesant angliavandeniliams ozonas nesusidaro – tai patvirtina aukščiau minėtąjį smogo susidarymo mechanizmą.
Kad automobilių išmetamosios dujos mažiau terštų orą, juose įrengiami išmetamųjų dujų katalizatoriai. Platina ir paladis (vadinamieji oksiduojantieji katalizatoriai) katalizuoja CO ir angliavandenilių oksidaciją iki CO2 ir H2O. Azoto monoksidas nukenksminamas redukuojančiaisiais katalizatoriais, susidaro laisvas azotas N2. Kai kuriuose automobiliuose yra įrengta dviguba abiejų rūšių katalizatorių sistema. Kituose automobiliuose yra tik oksiduojantieji katalizatoriai, todėl jų degimo sistema sureguliuojama taip, kad susidarytų tam tikras kiekis CO ir nesudegusių angliavandenilių, kurie redukuoja NO iki N2 (2 CO(d) + 2 NO(d) 2 CO2(d) + N2(d)). Likusios dujos leidžiamos pro platinos arba paladžio katalizatorių, taip pašalinami likę angliavandeniliai bei CO, paverčiant juos CO2 ir H2O. Galimas daiktas, kad ateityje benzinas bus keičiamas į mažiau teršiančias kuro rūšis – metanolį ir vandenilį, populiaresni turėtų pasidaryti elektromobiliai.

GLOBALINIS ATŠILIMAS

Ne labai optimistiškos prognozės dėl pasaulinio atšilimo pirmą kartą paminėtos dar praėjusio amžiaus antroje pusėje. 1987 metais VFR žurnalas „Spiegel“ išspausdino kontraversišką ir bene garsiausią savo straipsnį, kuriame prognozavo, kad iki 2000 metų Žemės paviršiaus vidutinė temperatūra pakils 1.5-2.5° C, o kiek vėliau – net 3-4° C. Pasak žymių tų laikų mokslininkų, ties pusiauju temperatūrai pakilus 3-4° C, vidutinėse (mūsų) platumose atšiltų 10-15° C, o arktinėse – net 15-20° C. Tame pačiame straipsnyje pirmą kartą paminėtas ir ledynų tirpimas bei išpranašautas naujas pasaulinis tvanas, 2040 metais pasiglemšiantis didelę dalį vakarų Europos, Šiaurės ir Pietų Amerikos bei Azijos.
Tokia hipotezė šiais laikais galėtų atrodyti pasenusi ir nereali, jei ji nebūtų taip šiurpiai panaši į tiesą. Mokslininkai teigia, kad per pastaruosius 60-70 metų pasaulinio vandenyno lygis kasmet pakyla po 1.5 mm – ledynai jau tirpsta. Juos tirpdo staigus CO2 kiekio ore padidėjimas. Jis sukelia taip vadinamą šiltnamio efektą – tai reiškinys, kai tam tikros dujos (azoto oksidai, kai kurie fluoro ir chloro junginiai, bet daugiausiai – CO2) Žemės mastu atlieka šiltnamio stiklo vaidmenį – įleidžia trumpabangę Saulės spinduliuotę (šviesą), bet nepraleidžia nuo Žemės paviršiaus kylančią ilgabangę (ultraraudonąją) spinduliuotę, ir taip pastoviai kelia atmosferos temperatūrą.
Nustatyta, kad per paskutiniuosius 100 metų anglies dioksido koncentracija atmosferoje padidėjo virš 50%, iš jų 25% tik per pastaruosius 20 metų. Daugiausiai anglies dvideginis susidaro deginant iškasamąjį kurą – akmens anglis, naftą, gamtines dujas, degant miškams, veikiančiuose ugnikalniuose, pūvant organinėms medžiagoms, kvėpuojant gyvūnams ir žmonėms. Iš to matosi, kad svarbiausia priežastis, dėl ko nuolat didėja CO2 emisija į atmosferą – gyventojų prieauglis. Smarkiai augant žmonių populiacijai didėja išteklių suvartojimas, taigi – anglies dioksido išmetimas.
Visiems yra žinoma, kad iš žemės atmosferos CO2 pasišalina tik vienu keliu – jį suvartoja sausumos augalų, planktono, dumblių ir t.t. chlorofilas fotosintezės metu (šviesa + CO2 + H2O → angliavandeniai (cukrus) + O2). Tačiau visų Žemės augalų vos užtenka vien tik gyvūnų ir žmonių išskiriamam anglies dvideginiui sugerti, negana to, visame pasaulyje miškai yra kertami tiesiog katastrofišku greičiu. Nors kasmet kirtimų kiekis ir mažėja, bet vien 1955-1987 m. iškirsta beveik 50% atogrąžų miškų, o kasmet sunykstančio (iškertamo, sudegančio ar kitaip sunaikinamo) miško plotas prilygsta visų trijų Baltijos šalių plotui.
Apskaičiuota, kad norint bent dalinai išvengti šiltnamio efekto padarinių, kiekvienai valstybei reikėtų bent 50-60% sumažinti CO2 išmetimą į atmosferą. Tačiau yra visiškai kitaip – 2000 metais vien JAV ir Kanadoje anglies dioksido emisija buvo tokia, kokia 1994-aisiais ji buvo visame pasaulyje.
Kol kas Jungtinės Amerikos Valstijos – vienintelė valstybė, kurios mokslininkai oficialiai nepripažįsta globalinio atšilimo ir didžiąja dalimi ignoruoja JTO bei įvairių aplinkosaugos organizacijų pareiškimus ir net grasinimus. Atrodytų, viena šalis negali turėti įtakos pasaulinio masto katastrofai, tačiau turint omenyje, kad šiaurės Amerikos žemyne CO2 emisija sudaro tik šiek tiek mažiau negu pusę viso pasaulio emisijos, greitų pasikeitimų gėlime nei nesitikėti.

LITERATŪROS SĄRAŠAS:

1. www.europarl.europa.eu
2. www.vadovelis.lt
3. www.vilniausvsc.lt
4. www.vtv.lt
5. www.am.lt
6. www.lfma.ivi.lt
7. www.geo.lt
8. www.moku.lt
9. www.mokslai.com
10. www.lt.wikipedia.org
11. www.ff.vu.lt
12. www.ipc.lt
13. www.ecoagents.lt.eea.europa.eu
14. www.chf.vu.lt
15. www.bef.lt
16. www.lsveikata.lt
17. www.vdu.lt
18. www.aplinkosauga.lt

Leave a Comment